Question

用下面三種方法均可制得Fe（OH）₂白色沉淀．
方法一　用不含F(xiàn)e³⁺的FeSO₄溶液與不含O₂的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備．
（1）用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO₄溶液時還需要加入

 

．
（2）除去蒸餾水中溶解的O₂常采用

 

的方法．
（3）生成Fe（OH）₂白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含O₂的NaOH溶液，插入FeSO₄溶液液面下，再擠出NaOH溶液，這樣操作的理由是

 

．
方法二　在如圖1所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H₂SO₄等試劑制備．
（1）在試管Ⅰ里加入的試劑是

 

．
（2）在試管Ⅱ里加入的試劑是

 

．
（3）為了制得Fe（OH）₂白色沉淀，在

 

試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟是

 

．
（4）這樣生成的Fe（OH）₂沉淀能較長時間保持白色，理由是

 

方法三　利用電解實驗可以制得純凈的Fe（OH）₂白色沉淀，如圖2所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵．
（1）a電極的材料應(yīng)為

 

，電極反應(yīng)式為

 

．
（2）電解液c可以是

 

（填編號）．
A．純水 B．NaCl溶液C．NaOH溶液 D．CuCl₂溶液
（3）d為苯，其作用是

 

，在加入苯之前對電解液c應(yīng)作何簡單處理？

 

．
（4）若c用Na₂SO₄電解一段時間后看到白色Fe（OH）₂沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現(xiàn)象為

 

．

Answer 1

考點：制取氫氧化鐵、氫氧化亞鐵

專題：實驗設(shè)計題

分析：氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被空氣中氧氣氧化生成氫氧化鐵，氫氧化鐵是紅褐色沉淀，本實驗題用三種方法來制備氫氧化亞鐵，
方法一 完全是采用課本中的實驗，考查硫酸亞鐵溶液的配制中的要求，必須要注意防止水解和氧化，硫酸亞鐵易被氧化而變質(zhì)，應(yīng)排除溶液中的氧氣；可用加熱溶液的方法除去溶解氧，防止亞鐵離子被氧化，須加入鐵粉；在制備氫氧化亞鐵必須要除去溶解在溶液中的氧氣及制備氫氧化亞鐵的操作要求；
方法二 是對課本實驗的延伸，是一種改進的制備方法，用氫氣作保護氣的方法來保證新制的氫氧化亞鐵不被馬上氧化，用NaOH溶液、鐵屑、稀H₂SO₄等制備Fe（OH）₂時應(yīng)該防止Fe（OH）₂被氧化，在裝置I中加入Fe和稀硫酸制備FeSO₄，然后利用氣體壓強將I中FeSO₄擠入裝置II中發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)制取Fe（OH）₂，所以裝置II中加入的試劑是NaOH溶液，據(jù)此分析解答；
方法三 通過電解制取氫氧化亞鐵沉淀，要使鐵失去電子生成亞鐵離子需要鐵作陽極，
（1）制純凈的Fe（OH）₂沉淀，則Fe為陽極，失去電子，b與電源正極相連，則b為陽極；
（2）純水導(dǎo)電性太差，影響物質(zhì)的制備，而NaCl、NaOH溶液中氫離子放電，可生成Fe（OH）₂沉淀，電解液為CuCl₂溶液，發(fā)生Fe+CuCl₂=Cu+CuCl₂；
（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔絕空氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，并在實驗之前對溶液煮沸，排出溶液中的氧氣；
（4）反接電源時，電解方程式是2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑，生成的O₂會將Fe（OH）₂氧化．

解答： 解：方法一 （1）硫酸亞鐵易被氧化而變質(zhì)生成硫酸鐵，因FeSO₄溶液與鐵反應(yīng)為：Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄，所以用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO₄溶液時還需加入鐵粉，
故答案為：Fe粉；
（2）煮沸蒸餾水可除去其中溶解的O₂，故答案為：煮沸；
（3）Fe（OH）₂很容易被空氣中的氧氣氧化，實驗時生成白色Fe（OH）₂沉淀的操作是用長滴管吸取不含O₂的NaOH溶液，插入FeSO₄溶液液面下，再擠出NaOH溶液，避免生成的 Fe（OH）₂沉淀接觸O₂而生成氫氧化鐵，故答案為：避免生成的 Fe（OH）₂沉淀接觸O₂；
方法二 （1）通過以上分析知，試管I中加入的試劑是稀硫酸和鐵屑，故答案為：稀硫酸和鐵屑；
（2）II中試劑是NaOH溶液，溶液中溶解有部分氧氣，會氧化氫氧化亞鐵，可以采用加熱的方法將氧氣去除，故答案為：將NaOH溶液加熱；
（3）為了制得白色Fe（OH）₂沉淀，在試管I和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后先檢驗試管II中排除氫氣純度，當(dāng)氫氣純凈時，關(guān)閉止水夾，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣使I中壓強增大，導(dǎo)致I中硫酸亞鐵溶液通過導(dǎo)管進入II，從而發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成氫氧化亞鐵白色沉淀，所以塞緊塞子后的操作步驟是：檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度．當(dāng)排出的H₂純凈時，再夾緊止水夾，故答案為：檢驗試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度．當(dāng)排出的H₂純凈時，再夾緊止水夾；
（4）打開止水夾，F(xiàn)e與H₂SO₄反應(yīng)生成H₂充滿整個裝置，反應(yīng)一段時間后檢驗A口排出氣體的純度，氫氣純時，說明空氣排盡，關(guān)閉止水夾，左側(cè)試管內(nèi)氣壓升高，反應(yīng)生成的Fe²⁺沿導(dǎo)管進入右側(cè)試管與NaOH反應(yīng)生成白色沉淀Fe（OH）₂．若過早關(guān)閉止水夾，使左側(cè)試管中的硫酸壓入右側(cè)試管中，將NaOH中和，則得不到Fe（OH）₂溶液，這樣生成的Fe（OH）₂沉淀能較長時間保持白色，原因是試管Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣，充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進入，所以不容易被氧化，
故答案為：試管Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣，充滿了整個實驗裝置，外界空氣不易進入；
方法三 （1）制純凈的Fe（OH）₂沉淀，則Fe為陽極，失去電子，a與電源正極相連，則a為陽極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe；Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）純水導(dǎo)電性太差，影響物質(zhì)的制備，而NaCl、NaOH溶液中氫離子放電，可生成Fe（OH）₂沉淀，電解液為CuCl₂溶液，發(fā)生Fe+CuCl₂=Cu+CuCl₂，則電解液c可選擇BC，故答案為：BC；
（3）苯的密度水的小，不溶于水，可隔絕空氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，為防止氫氧化亞鐵被氧化，并在實驗加入苯之前，對c溶液進行加熱煮沸的目的是排出溶液中的氧氣，故答案為：隔絕空氣防止氫氧化亞鐵被氧化；加熱煮沸；
（4）反接電源時，電解方程式是2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑，生成的O₂會將Fe（OH）₂氧化，其現(xiàn)象是白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，
故答案為：白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色．

點評：本題考查物質(zhì)的制備，注意Fe（OH）₂很容易被空氣中的氧氣氧化，這是Fe（OH）₂的重要性質(zhì)，本題是在原有性質(zhì)基礎(chǔ)上進行了改編，設(shè)計成了探究型實驗題，此題考查的內(nèi)容比較多，既有水解方面的問題，又有氧化還原方面的問題，還有實驗中的實際問題，同時還考查了實驗設(shè)計，難度較大．